Question

9．為了探究質(zhì)量一定時加速度與力的關(guān)系，一同學(xué)設(shè)計了如圖1所示的實驗裝置，其中M為帶滑輪的小車的質(zhì)量，n為砂和砂桶的質(zhì)量，（滑輪質(zhì)量不計）

（1）實驗時，一定要進行的操作或保證的條件是BCD．
A．用天平測出砂和砂桶的質(zhì)量
B．將帶滑輪的長木板右端墊高，以平衡摩擦力
C．小車靠近打點計時器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時記錄彈簧測力計的示數(shù)
D．改變砂和砂桶的質(zhì)量，打出幾條紙帶
E．為減小誤差，實驗中一定要保證砂和砂桶的質(zhì)量m遠小于小車的質(zhì)量M
（2）以彈簧測力計的示數(shù)F為橫坐標(biāo)，加速度為縱坐標(biāo)，畫出的圖2a-F圖象是一條直線，圖線與橫軸的夾角為θ，求得圖線的斜率為k，則小車的質(zhì)量為$\frac{2}{k}$．

Answer 1

分析 （1）該實驗不需要測量沙及沙桶的質(zhì)量，繩子的拉力由彈簧秤直接測量，不需要滿足沙及沙桶的質(zhì)量遠小于木塊．
（2）根據(jù)牛頓第二定律得出a與F的關(guān)系式，結(jié)合關(guān)系式得出正確的圖線．

解答 解：（1）A、物體M受到的力可由力計讀出，故砂和砂桶的質(zhì)量可以不用測出；故A錯誤；
B、將帶滑輪的長木板右端墊高，以平衡摩擦力是需要進行的操作，因為這樣物體M受到的合力就不考慮摩擦力了；故B正確；
C、小車靠近打點計時器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時記錄彈簧測力計的示數(shù)是需要操作的；故C正確；
D、改變砂和砂桶的質(zhì)量，打出幾條紙帶，是用來外力大小的，故也是需要進行的操作；故D正確；
E、因為外力的大小可以通過測力計讀出，故不需要保證砂和砂桶的質(zhì)量m遠小于小車的質(zhì)量M，故E錯誤；
所以需要進行的操作是BCD；
（2）因為彈簧測力計的示數(shù)F為橫坐標(biāo)，加速度為縱坐標(biāo)，故$\frac{a}{F}$=k，故F=$\frac{a}{K}$，由牛頓第二定律F_合=ma得，小車的質(zhì)量為m=$\frac{{F}_{合}^{\;}}{a}$=$\frac{2F}{a}$=$\frac{2}{k}$
故答案為：（1）BCD （2）$\frac{2}{K}$

點評 本題實驗源于課本實驗，但是又不同于課本實驗，關(guān)鍵要理解實驗的原理，注意該實驗不需要測量砂及沙桶的質(zhì)量，也不需要保證沙及沙桶的質(zhì)量遠小于木塊．